[发明专利]采用非线性能量阱抑制双柱体结构流激振动的流固耦合预测方法

权利要求书

1.一种采用非线性能量阱抑制双柱体结构流激振动的流固耦合预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：忽略结构轴向上的变形，将三维结构简化为二维平面上的几何模型，将振动模型简化为弹簧-阻尼-质量块模型，柱体内的NES也简化为质量块、横向上的阻尼器和立方非线性弹簧，完成串列双柱体结构的几何建模；再根据两个柱体所在位置，建立二维流域模型；二维流域为将两个串列柱体结构包围住的长方形；

步骤二：分别对结构域和流场域进行有限元网格划分；应用嵌套网格技术分别对柱体边界和流场进行结构网格划分，然后将两套网格重叠部分进行插值，将背景区域的边界单元变量信息插值到嵌套区域的边界单元，完成流场计算网格；步骤四中应用嵌套网格技术更新流场网格，移动后的组分网格重新与流场域网格插值，形成新的流场计算网格；

步骤三：建立串列双柱体流激振动模型；

步骤四：流固耦合计算；首先确定初始条件和边界条件，流场入口采用速度入口，给定流体来流速度为均匀速度；出口选择压力出口，平均静压为标准大气压；柱体表面为无滑移、光滑壁面边界条件；流场区域边界采用对称边界；然后在CFD的求解器中，求解流体控制方程得到流场的速度和作用在柱体的力，将流体对柱体作用产生的力代入NES被动控制模型中，用四阶龙格-库塔法求解下一时刻的位移和速度；再将柱体的运动速度和位移，基于嵌套网格技术更新流场网格，得到新的流场计算网格用于下一个时间步的流场数值计算，实现柱体流固耦合数值计算；

步骤五：计算到达仿真时间，对计算数据进行后处理，提取两个柱体的位移、速度响应曲线及柱体流场域的流场结构信息，得到两个柱体流激振动特性。

2.根据权利要求1所述的采用非线性能量阱抑制双柱体结构流激振动的流固耦合预测方法，其特征在于，步骤1中所述长方形的入口边界距离前一个柱体10D，出口边界距离后一个柱体30D，柱体上下距离边界都是10D，包围这柱体的组分网格外边界直径大小为3D。

3.根据权利要求1所述的采用非线性能量阱抑制双柱体结构流激振动的流固耦合预测方法，其特征在于，步骤2中有限元网格使用的都是结构化网格，且靠近柱体表面部分为边界层网格(Y⁺＜1)。